CN107386833B - 一种低噪音的汽车侧门锁 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种低噪音的汽车侧门锁，包括基座、马达、蜗杆、蜗轮、弹簧、小齿轮及扇齿轮；蜗杆连接在马达的转动轴上，蜗杆啮合蜗轮，小齿轮与蜗轮同轴设置，且被蜗轮带动而转动；蜗轮内套设有弹簧，弹簧的两端分别卡钩在基座内的弹簧固定块上；小齿轮位于蜗轮的上方，小齿轮啮合扇齿轮；蜗轮的质心位于蜗轮旋转中心，扇齿轮的质心为扇齿轮角平分线上靠近旋转中心的一点。上述低噪音的汽车侧门锁，由于通过蜗轮、扇齿轮和弹簧三者的质量平衡，以及具有阻尼减振设计的扇齿轮，可以减少蜗轮、扇齿轮在运动过程中由于零件的不平衡导致的振动，减少惯性力和惯性力矩，减少零件运动过程中的噪音，同时降低由于零件的惯性力造成自动解锁的风险。

Description

一种低噪音的汽车侧门锁

技术领域

本发明涉及汽车侧门锁领域，特别是涉及一种低噪音的汽车侧门锁。

背景技术

随着我国汽车工业的发展，用户对汽车侧门锁应用要求逐步提高，尤其在NVH(噪音、振动与声振粗糙度)方面，如侧门锁电动上锁与解锁振动噪音，对供应商提出了更高的要求。现有的侧门锁机构在使用过程中存在传动高噪音缺陷、附加动压力较高、零件耐久寿命较短、多级传动失效风险较大、传动效率较低等问题。

发明内容

基于此，有必要针对高噪音、零件耐久寿命较短问题，提供一种低噪音的汽车侧门锁。

一种低噪音的汽车侧门锁，包括基座、马达、蜗杆、蜗轮、弹簧、小齿轮及扇齿轮，所述马达、所述蜗杆、所述蜗轮、所述弹簧、所述小齿轮及所述扇齿轮都安装在所述基座内；

所述蜗杆连接在所述马达的转动轴上，所述蜗杆啮合所述蜗轮，所述蜗轮、所述小齿轮套设在所述基座的蜗轮轴上，所述小齿轮与所述蜗轮同轴设置，且被所述蜗轮带动而转动；所述蜗轮内套设有弹簧，所述弹簧的两端分别卡钩在所述基座内的弹簧固定块上；所述小齿轮位于所述蜗轮的上方，所述小齿轮啮合所述扇齿轮，所述扇齿轮远离所述小齿轮的一端套设在所述基座的旋转轴上；

所述蜗轮的质心位于所述蜗轮的旋转中心，所述扇齿轮的质心为所述扇齿轮角平分线上靠近所述扇齿轮旋转中心的一点。

上述技术方案，由于蜗轮质心位于蜗轮的旋转中心，扇齿轮的质心为扇齿轮角平分线上靠近扇齿轮旋转中心的一点，同时设有弹簧，由于为动平衡设计，通过蜗轮、扇齿轮和弹簧三者的质量平衡，可以减少蜗轮、扇齿轮在运动过程中由于零件的不平衡导致的振动，减少惯性力和惯性力矩，减少零件运动过程中的噪音，同时降低由于零件的惯性力造成自动解锁的风险，提高了零件的使用寿命，传统门锁设置缓冲块从而降低噪音，本发明中不需要设置缓冲块，即可达到较好的降噪效果；另外，由于设有弹簧，可以实现蜗轮的精准运动及自动复位功能。

在其中一个实施例中，所述扇齿轮的质心与所述扇齿轮旋转中心的距离为2～10mm。

在其中一个实施例中，还包括弹片和PCB板，所述弹片位于所述扇齿轮上，且当所述扇齿轮转动时，带动所述弹片与所述PCB板上的触点接触；

当所述扇齿轮向靠近所述PCB板方向转动时，所述弹片与所述PCB板上的上锁触点接触时，所述PCB板传递上锁信号给车身控制器；

当所述扇齿轮向远离所述PCB板方向转动时，所述弹片与所述PCB板上的解锁触点接触时，所述PCB板传递解锁信号给车身控制器。

上述技术方案，由于设有弹片，采用弹片代替微动开关，由于弹片成本低廉且安全可靠，节约了生产成本。

在其中一个实施例中，所述扇齿轮靠近所述弹片一侧设有孔洞。

在其中一个实施例中，所述扇齿轮两侧边外侧分别设有长条形弹性体凸件，两所述弹性体凸件以所述扇齿轮的角平分线为轴对称设置。

上述技术方案，由于在扇齿轮两侧设有弹性体凸件，扇齿轮上具有阻尼减振设计，可以使扇齿轮传递的振动能量衰减，减弱共振频率附近的振动，能够进一步降低振动噪音。

在其中一个实施例中，所述弹簧为非线性弹簧。

上述技术方案，由于弹簧为非线性弹簧，弹簧在蜗轮旋转作用下会受到挤压，当挤压量最大时，弹簧的挤压力也最大，可以避免与其相关的扇齿轮猛烈撞击基座产生振动与噪音，避免扇齿轮与小齿轮产生卡滞风险；同时蜗轮在弹簧作用下复位，由于非线性的特性蜗轮会减缓停止。

在其中一个实施例中，所述蜗轮的端面上设有卡槽及多个风洞，所述卡槽包括圆环形卡槽和扇形卡槽，所述圆环形卡槽和所述扇形卡槽为一体成型结构，所述圆环形卡槽内放置所述小齿轮的圆形齿轮圈，所述扇形卡槽与所述小齿轮的扇形凸台相匹配；多个所述风洞位于远离所述扇形卡槽一侧的所述蜗轮的端面上。

上述技术方案，由于设有卡槽，可以将小齿轮的扇形凸台放置在蜗轮的卡槽内，当蜗轮转动，小齿轮的扇形凸台与扇形卡槽的一侧壁接触，从而蜗轮转动带动小齿轮转动，对小齿轮的运动轨迹起到限位的作用。

在其中一个实施例中，还包括锁止连杆，所述锁止连杆位于所述基座外侧，且所述锁止连杆与所述扇齿轮同步转动。

有益效果：本发明的低噪音的汽车侧门锁，具有以下优点：

1、由于蜗轮质心位于蜗轮的旋转中心，扇齿轮的质心为扇齿轮角平分线上靠近扇齿轮旋转中心的一点，同时设有弹簧，由于为动平衡设计，通过蜗轮、扇齿轮和弹簧三者的质量平衡，可以减少蜗轮、扇齿轮在运动过程中由于零件的不平衡导致的振动，减少惯性力和惯性力矩，减少零件运动过程中的噪音，同时降低由于零件的惯性力造成自动解锁的风险，提高了零件的使用寿命；另外，由于设有弹簧，可以实现蜗轮的精准运动及自动复位功能。

2、由于在扇齿轮两侧设有弹性体凸件，扇齿轮上具有阻尼减振设计，可以使扇齿轮传递的振动能量衰减，减弱共振频率附件的振动，能够进一步降低振动噪音。

附图说明

图1为本发明的低噪音的汽车侧门锁去掉锁止连杆时的主视图；

图2为本发明的低噪音的汽车侧门锁的结构示意图；

图3为本发明的基座内蜗轮、小齿轮、弹簧的爆炸图；

图4为本发明的蜗轮和弹簧安装时的结构示意图；

图5为本发明的蜗轮和扇齿轮的安装结构示意图；

图6为本发明的蜗轮、小齿轮及扇齿轮位于初始状态时的结构示意图；

图7为本发明的上锁信号状态的结构示意图；

图8为本发明的解锁信号状态的结构示意图；

图9为实施例1的蜗轮主视图；

图10为对比例1的蜗轮主视图；

图11为扇齿轮的频率-运动传递率曲线图；

图12为汽车侧门锁的频率-声音曲线图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1～6，一种低噪音的汽车侧门锁，包括基座1、马达2、蜗杆3、蜗轮4、弹簧5、小齿轮6、扇齿轮7、弹片8、PCB板9及锁止连杆10，马达2、蜗杆3、蜗轮4、弹簧5、小齿轮6、扇齿轮7、弹片8及PCB板9都安装在基座1内；

蜗杆3连接在马达2的转动轴上，蜗杆3啮合蜗轮4，蜗轮4、小齿轮6套设在基座1的蜗轮轴11上，小齿轮6与蜗轮4同轴设置，且被蜗轮4带动而转动；蜗轮4内套设有弹簧5，弹簧5的两端分别卡钩在基座1内的弹簧固定块12上，优选的，弹簧5为非线性弹簧。小齿轮6位于蜗轮4的上方，小齿轮6啮合扇齿轮7，扇齿轮7远离小齿轮6的一端套设在基座1的旋转轴上。

其中，蜗轮4的质心位于蜗轮4的旋转中心。优选的，蜗轮4的端面上设有卡槽41及多个风洞42，卡槽41包括圆环形卡槽411和扇形卡槽412，圆环形卡槽411和扇形卡槽412为一体成型结构，圆环形卡槽411内放置小齿轮6的圆形齿轮圈，扇形卡槽412与小齿轮6的扇形凸台相匹配；多个风洞42位于远离扇形卡槽412一侧的蜗轮4的端面上。由于设有卡槽41及多个风洞42，可以使蜗轮4的质心位于蜗轮4的旋转中心线上，使整个蜗轮4在运动过程中保持平衡。也可以采用设置其他形状的风洞42，如长条形风洞，经过设计，使整个蜗轮4的质心位于蜗轮4的旋转中心。

其中，扇齿轮7的质心为扇齿轮7角平分线上靠近扇齿轮7旋转中心的一点。优选的，扇齿轮7的质心与扇齿轮旋转中心的距离为2～10mm。弹片8位于扇齿轮7上，扇齿轮7靠近弹片8一侧设有孔洞71，扇齿轮7两侧边外侧分别设有长条形弹性体凸件72，两弹性体凸件72以扇齿轮7的角平分线为轴对称设置。当扇齿轮7转动时，带动弹片8与PCB板9上的触点接触；当扇齿轮7向靠近PCB板9方向转动时，弹片8与PCB板9上的上锁触点接触时，PCB板9传递上锁信号给车身控制器；当扇齿轮7向远离PCB板9方向转动时，弹片8与PCB板9上的解锁触点接触，PCB板9传递解锁信号给车身控制器。扇齿轮7上也可以根据需要设置多个孔洞71，孔洞71的形状也可以根据需要进行选择，使扇齿轮7及弹片8构成的整个扇齿轮机构的质心位于扇齿轮7的角平分线上靠近扇齿轮旋转中心的一点。扇齿轮机构的质心可以位于靠近长条形弹性体凸件72一侧的扇齿轮7角平分线上，也可以位于远离长条形弹性体凸件72一侧的扇齿轮7角平分线上。本实施例中，扇齿轮机构的质心位于靠近长条形弹性体凸件72一侧的扇齿轮7角平分线上，且扇齿轮机构的质心与扇齿轮旋转中心的距离为5mm。

其中，锁止连杆10位于基座1外侧，且锁止连杆10与扇齿轮7同步转动。锁止连杆10随扇齿轮7的转动从而进行上锁或解锁操作。

请参阅图6及图7，上述低噪音的汽车侧门锁的上锁过程为：当汽车侧门锁接收到信号需要对车门进行上锁时，马达2正向通电工作，在马达2的作用下带动蜗杆3逆时针转动，蜗杆3带动蜗轮4顺时针转动，蜗轮4转动到一定位置带动小齿轮6旋转，小齿轮6带动扇齿轮7逆时针转动，从而使弹片8与PCB板上的上锁触点接触，同时，锁止连杆10进行上锁操作，PCB板9传递上锁信号给车身控制器，后蜗轮4在弹簧5的带动下回到初始状态，即可完成上锁步骤。

请参阅图6及图8，上述低噪音的汽车侧门锁的解锁过程为：当汽车侧门锁接收到信号需要对车门进行解锁时，马达2反向通电工作，在马达2的作用下带动蜗杆3顺时针转动，蜗杆3带动蜗轮4逆时针转动，蜗轮4转动到一定位置带动小齿轮6旋转，小齿轮6带动扇齿轮7顺时针转动，从而使弹片8与PCB板9上的解锁触点接触，同时，锁止连杆10进行解锁操作，PCB板9传递解锁信号给车身控制器，后蜗轮4在弹簧5的带动下回到初始状态，即可完成解锁步骤。

实施例2

本实施例与实施例1的区别点在于：扇齿轮7两侧边外侧都未设置长条形弹性体凸件72，扇齿轮7和弹片8构成的扇齿轮机构的质心位于远离长条形弹性体凸件72一侧的扇齿轮7角平分线上，扇齿轮机构的质心与扇齿轮7旋转中心的距离为2mm。

实施例3

本实施例与实施例1的区别点在于：扇齿轮7和弹片8构成的扇齿轮机构的质心位于靠近长条形弹性体凸件72一侧的扇齿轮7角平分线上，且扇齿轮机构的质心与扇齿轮7旋转中心的距离为10mm。

对比例1

请参阅图10，本对比例与实施例1的区别在于：蜗轮4的质心位于图10中标号100所指位置，扇齿轮7两侧无弹性体凸件72设置，且扇齿轮7和弹片8构成的扇齿轮机构的质心不在扇齿轮7角平分线上，扇齿轮机构的质心位于靠近孔洞71一侧的偏离扇齿轮7角平分线10°的直线上，且扇齿轮机构的质心与扇齿轮7旋转中心的距离为15mm。

性能测试

1、蜗轮质心与惯性力、惯性力矩的关系

对实施例1和对比例1中的蜗轮4进行惯性力、惯性力矩的计算，从而得到蜗轮的质心位置不同对惯性力、惯性力矩的影响。根据表1的计算公式进行计算。对比例1中，蜗轮4质心距离y轴的距离为L1，距离y轴的距离为L2；实施例1蜗轮4的质心位于蜗轮的旋转中心，即图9中标号200所指位置，质心距离x轴的距离为L3，距离y轴的距离为L4。

表1 计算公式示意表

根据表1的计算公式进行计算，得到如表2所示的不同质心位置惯性力与惯性力矩数据统计。

表2 不同质心位置惯性力与惯性力矩数据对比

由表1和表2可知，通过不同的质心位置设计对比，蜗轮4在旋转方向所产生的惯性力和惯性力矩也将不同。实施例1的蜗轮4质心位于蜗轮4旋转中心，使蜗轮4的惯性力及惯性力矩都为0，说明蜗轮4达到动平衡，对整个汽车侧门锁不会产生有害冲击力，避免蜗轮4在运动过程中振动产生噪音。

2、不同扇齿轮的共振频率与传递率测试曲线对比

将实施例1～3中的扇齿轮7和对比例1的扇齿轮7进行测试，得到运动过程中的共振频率-传递率曲线测试，测试结果如图11所示。

由图11可知，当扇齿轮7两侧设有弹性体凸件72后，扇齿轮具有阻尼减振设计，使扇齿轮传递的振动能量衰减，能够用来减弱共振频率附近的振动，能够进一步降低振动噪音。如无阻尼减振设计，在主频率f1和f2上分别出现传递率的峰值，当改变成阻尼减振设计后，传递率在f1和f2上均不出现峰值，可以进一步降低振动噪音，实施例1～3的振动噪音更小。

3、汽车侧门锁噪音测试

对实施例1和对比例1的汽车侧门锁模拟工作过程进行噪音测试，测试结果如图12所示。

由图12可知，实施例1中的汽车侧门锁噪音远远低于对比例1中的噪音，使实施例1的汽车侧门锁的噪音较小，品质更好，能够适应客户的需求。

上述汽车侧门锁，由于通过质量平衡设计和扇齿轮的阻尼减振设计达到降低汽车侧门锁传动噪声的目的；其中，蜗轮、扇齿轮、弹簧三者的质量平衡，即调整构件的质量分布及在结构上采取特殊的措施，将各惯性力和惯性力矩限制在预期的容许范围内；对扇齿轮两侧进行阻尼减振设计，将动能转化弹性势能，从而吸取振动能量。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种低噪音的汽车侧门锁，其特征在于，包括基座(1)、马达(2)、蜗杆(3)、蜗轮(4)、弹簧(5)、小齿轮(6)及扇齿轮(7)，所述马达(2)、所述蜗杆(3)、所述蜗轮(4)、所述弹簧(5)、所述小齿轮(6)及所述扇齿轮(7)都安装在所述基座(1)内；

所述蜗杆(3)连接在所述马达(2)的转动轴上，所述蜗杆(3)啮合所述蜗轮(4)，所述蜗轮(4)、所述小齿轮(6)套设在所述基座(1)的蜗轮轴(11)上，所述小齿轮(6)与所述蜗轮(4)同轴设置，且被所述蜗轮(4)带动而转动；所述蜗轮(4)内套设有弹簧(5)，所述弹簧(5)的两端分别卡钩在所述基座(1)内的弹簧固定块(12)上；所述小齿轮(6)位于所述蜗轮(4)的上方，所述小齿轮(6)啮合所述扇齿轮(7)，所述扇齿轮(7)远离所述小齿轮(6)一端套设在所述基座(1)的旋转轴上；

所述蜗轮(4)的质心位于所述蜗轮(4)的旋转中心，所述扇齿轮(7)的质心为所述扇齿轮(7)角平分线上的一点，所述扇齿轮(7)的质心与所述扇齿轮旋转中心的距离为2～10mm。

2.根据权利要求1所述的一种低噪音的汽车侧门锁，其特征在于，还包括弹片(8)和PCB板(9)，所述弹片(8)位于所述扇齿轮(7)上，且当所述扇齿轮(7)转动时，带动所述弹片(8)与所述PCB板(9)上的触点接触；

当所述扇齿轮(7)向靠近所述PCB板(9)方向转动时，所述弹片(8)与所述PCB板(9)上的上锁触点接触时，所述PCB板(9)传递上锁信号给车身控制器；

当所述扇齿轮(7)向远离所述PCB板(9)方向转动时，所述弹片(8)与所述PCB板(9)上的解锁触点接触时，所述PCB板(9)传递解锁信号给车身控制器。

3.根据权利要求2所述的一种低噪音的汽车侧门锁，其特征在于，所述扇齿轮(7)靠近所述弹片(8)一侧设有孔洞(71)。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的一种低噪音的汽车侧门锁，其特征在于，所述扇齿轮(7)两侧边外侧分别设有长条形弹性体凸件(72 )，两所述弹性体凸件(72)以所述扇齿轮(7)的角平分线为轴对称设置。

5.根据权利要求1所述的一种低噪音的汽车侧门锁，其特征在于，所述弹簧(5)为非线性弹簧。

6.根据权利要求1所述的一种低噪音的汽车侧门锁，其特征在于，所述蜗轮(4)的端面上设有卡槽(41)及多个风洞(42)，所述卡槽(41)包括圆环形卡槽(411)和扇形卡槽(412)，所述圆环形卡槽(411)和所述扇形卡槽(412)为一体成型结构，所述圆环形卡槽(411)内放置所述小齿轮(6)的圆形齿轮圈，所述扇形卡槽(412)与所述小齿轮(6)的扇形凸台相匹配；多个所述风洞(42)位于远离所述扇形卡槽(412)一侧的所述蜗轮(4)的端面上。

7.根据权利要求1、5或6任意一项所述的一种低噪音的汽车侧门锁，其特征在于，还包括锁止连杆(10)，所述锁止连杆(10)位于所述基座(1)外侧，且所述锁止连杆(10)与所述扇齿轮(7)同步转动。

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